ALTE DOCUMENTE
|
||||||||||
MORFOLOGIA MICROORGANISMELOR
Definitii
3.1 DEFINITII
Microorganismele constituie un sistem complex de organisme acelulare si celulare, inzestrate cu un metabolism propriu si continuitate genetica, diferite ca morfologie, activitate biologica si pozitie sistematica. Cu toate acestea, tuturor microorganismelor le sunt comune cateva caracteristici: dimensiunile microscopice, organizarea lor monocelulara si pluricelulara, precum si structura interna relativ simpla.
In categoria microorganismelor sunt incluse:
virusurile - acelulare;
bacteriile, drojdiile - monocelulare;
mucegaiurile, algele microscopice si protozoarele - monocelulare si pluricelulare.
3.2 STRUCTURA CELULEI MICROORGANISMELOR
Unitatea morfologica si functionala fundamentala a materiei vii o constituie celula. Se cunosc doua tipuri de celule: procariote si eucariote.
Celula procariota este mai simpla ca organizare, fiind fara nucleu, avand ADN dispersat in citoplasma, nedelimitat de membrana, sub forma de molecule mari de ADN spiralat sau sferic. Acest tip de celula este caracteristic bacteriilor, algelor albastre.
Tipul mai evoluat, numit eucariot, intalnit la celulele constitutive ale plantelor, ale animalelor si ale unor microorganisme - mucegaiuri, drojdii - se caracterizeaza prin nucleu individualizat prevazut cu membrana, ce-l delimiteaza de citoplasma. In acest tip de celule, ADN-ul se afla in nucleu, 616d39g unde alaturi de proteine formeaza cromozomii - corpusculi ce se formeaza in timpul diviziunii celulare si care contin informatia ereditara specifica.
Celula* de tip eucariot, avand forme si dimensiuni diferite, este alcatuita din trei componente principale: citoplasma, nucleu si membrana celulara, constituind protoplastul. Ea este inconjurata de un perete celular, format din polizaharuri, hipo- si glicoproteine, avand rol protector fata de influentele exterioare celulei, care delimiteaza celulele intre ele si participa, alaturi de membrana citoplasmatica la diviziunea celulara. La unele microorganisme, peretele celular este acoperit de o capsula, de cili** sau de flageli** si de pili (fimbrii).
*celula: lat. celulla- camaruta; vacuus - gol
**cili, flageli - organe de locomotie
Citoplasma este un sistem coloidal complex, macro si micromolecular, alcatuit structural din citoplasma fundamentala si din organite. In compozitia ei intra ioni de substante anorganice si compusi organici, alcatuind, de fapt, materia vie.
Citoplasma fundamentala reprezinta partea nestructurata a citoplasmei si este transparenta, elastica, in continua miscare si transformare, majoritatea reactiilor biochimice din celula avand loc la nivelul acestui complex coloidal.
Organitele reprezinta sisteme structurale subcelulare bine definite ca structura, forma, specializate in activitati intra si extracelulare. Exista doua categorii de organite: comune - intalnite in toate celulele organismelor vii, indiferent de origine, reprezentate prin reticulul endoplasmatic, ribozomii (granulele lui Palade*), complexul Golgi, mitocondriile, lizozomii si centrozomul - si organite cu rol specific unor anumite celule specializate sub aspect fiziologic, biologic.
*George Emil Palade - savant roman, laureat al premiului Nobel pentru medicina, descoperitorul formatiunilor mitocondriale citoplasmatice si a rolului acestora in celula.
In citoplasma mai pot fi gasite si incluziunile celulare, formatiuni bine conturate, cu sau fara membrana, cu functii temporare compuse din picaturi de grasime, granule de proteine sau glicogen, alte substante dizolvate in apa, reprezentand substante de rezerva si vacuolele , continand substante sub forma de solutii hidrice.
Reticulul endoplasmatic este o retea canelara ce brazdeaza citoplasma multidirectional, considerat ca un sistem circulator celular deoarece are rolul transportorului de produsi celulari. Datorita reticulului endoplasmatic suprafata de schimb celular intre substantele citoplasmatice si spatiul intercelular se mareste, imbunatatindu-se astfel calitatea si randamentul acestui schimb. Totodata, reticulul endoplasmatic poate sintetiza proteine, lipide si hormoni pe care celula le secreta in lichidul intercelular.
Ribozomii sunt forme granulare sferice in care are loc sinteza proteinelor, fiind constituite din ARN si proteine.
Lizozomii sunt organite sferice continand enzime digestive, avand rolul apararii celulelor contra altor microorganisme prin digerarea (liza) acestora.
Complexul Golgi reprezinta formatiuni membranoase sub forma de pachete asezate in teancuri, amplasate in apropierea nucleului, avand rolul sintetizarii unor substante celulare specifice si de transfer al acestora prin reticulul endoplasmatic in spatiul intracelular.
Mitocondriile sunt corpusculi sferici sau ovoidali, granulari, ce contin sisteme enzimatice care participa la transformarile energetice din celula, deci care produc energie celulara.
Centrozomul este un constituent celular (organit) care intervine indirect in diviziunea celulara, vizibil la microscopul electronic in vecinatatea nucleului, cu deosebire in timpul diviziunii. Impreuna cu masa citoplasmatica din jurul sau formeaza asa-numita centrosfera. In timpul diviziunii, in jurul centrosferei se contureaza filamente citoplasmatice radiale denumite aster. Centrozomul lipseste din celulele in care nu are loc diviziunea celulara.
In interiorul celulelor mai pot fi intalnite organite cu forme variabile pigmentate diferit, cunoscute sub denumirea de cromoplaste, cloroplaste, s.a., avand culori specifice, cu deosebire in schimburile energetice si in reactiile redox si de schimb ionic intra si extracelulare.
Nucleul este o formatiune protoplasmatica a celulei cu o organizare superioara, continand proteine si acizi nucleici (ADN, ARN), fiind responsabil de transmiterea caracterelor ereditare, in diviziunea celulara si in metabolismul celular. Nucleul este bine individualizat in celulele eucariote de o membrana dublu stratificata, avand pori care permit schimbul de substante intre citoplasma si nucleu si se afla de obicei asezat in centrul celulei, fara ca aceasta sa reprezinte o regula generala. Majoritatea celulelor au un singur nucleu, dar exista si celule polinucleare in structuri biologice superioare.
Nucleul se compune din: nucleol, carioplasma (suc nuclear) si membrana nucleara
Nucleolul este o formatiune structurala din interiorul nucleului in compozitia caruia intra ARN si ADN, rolul sau fiind acela de formare a ARN-ului pe care-l transfera in citoplasma, transmitand acesteia informatia genetica continuta in ADN si cromozomi.
Carioplasma*, sub aspect compozitional, este citoplasma continand in plus cromatina **- formata din acizi nucleici legati de proteine filamentoase, constituind substratul material al cromozomilor - si linina (acromatina)**.
*grec. haryon - fara nucleu
**grec. a - fara. Chroma- culoare; parti din nucleu care reactioneaza sau nu la coloranti bazici caracteristici pentru cromozomi - W. Fleming, 1879
Membrana nucleara este formata din trei straturi membranoase stratificate, traversate de pori prin care are loc schimbul de substante intre nucleu si citoplasma.
Membrana celulara (plasmatica) este un invelis extern ce are o structura trilaminara ca si membrana nucleara, structura care face ca ea sa aiba o permeabilitate selectiva fata de substante si determina o anumita sarcina electrica (stratul exterior are sarcina electrica pozitiva, iar cel din interiorul celulei este electronegativ) care imprima membranei celulare un potential electric de membrana si o anumita polaritate.
Potentialul electric de membrana este mentinut de ionii de sodiu (Na+) si potasiu (K+) repartizati neuniform in ambele parti ale membranei (cei de potasiu se gasesc preponderent pe partea interna a membranei, iar cei de sodiu sunt in numar mai mare in lichidul intercelular, dar sarcina stratului interior al membranei, din cauza unor anioni in exces, isi mentine sarcina electrica negativa).
Membrana devine un sistem bine organizat, care pe de o parte separa celula de mediul sau, iar pe de alta, prin caracteristicile de membrana ultraselectiva, asigura legatura cu acesta, precum si desfasurarea normala a functiunilor ei fiziologice in mediul in care se dezvolta. Permeabilitatea membranei pentru ionii de sodiu creste de peste 500 de ori, devenind preponderenta celei a ionilor de potasiu. Se produce astfel o inversiune a sarcinilor electrice ale celor doua straturi - intern si extern - ale membranei celulare, cunoscuta sub denumirea de depolarizare, stare ce permite schimbul material si energetic intre celula si exterior prin deplasarea unor compusi ionici chiar impotriva gradientului de concentratie. Mecanismul transportului ionic-imaginativ, asemanator pomparii lichidelor, se face prin consum.
3.3 VIRUSURILE
Virusurile sunt agenti patogeni alcatuiti din proteine si acizi nucleici de dimensiuni extrem de mici - intre 10 si 300 milimicroni - vizibile doar cu ajutorul microscopului electronic si activand intotdeauna ca paraziti celulari si intracelulari. Virusurile sunt lipsite de organizare celulara si intracelulara si ocupa un loc intermediar intre moleculele proteice si bacterii, avand forme spatiale diferite: cilindrice, sferice, ovoidale, poliedrice etc.
Sub aspect compozitional, virusurile au doar un singur tip de acid nucleic (ARN sau ADN) si nu dispun de un complex enzimatic capabil de reproducere. Odata patrunse in celula gazda, virusurile modifica metabolismul celular, astfel incat, in locul metabolismului celular caracteristic, se substituie metabolismul specific virusului. Bolile produse la plante si la animale de catre virusuri se numesc viroze, ce se manifesta atunci cand sistemul imunitar, genetic sau dobandit, nu mai poate face fata atacului virulent. Virozele cele mai frecvente la om sunt cele ale gripei, ale hepatitelor B si C, ale poliomielitei, febrei aftoase, etc. La plante - virozele cartofului, mozaicul tutunului,etc.
Constituentii virali - structura virusurilor este atat de regulata si cristalina incat multe virusuri purificate formeaza agregate mari sau cristale daca sunt supuse anumitor tratamente. Organizarea unui virus este simpla si compacta, continand numai acele parti necesare pentru a invada si controla o celula gazda: un invelis si un miez central.
Modelul de organizare a unui virus poate fi prezentat astfel:
Particula virala (virion)
Ordinul Mononegavirales, Familia Rhabdoviridae, genul Lyssavirus, virus rabic.
Nomenclatura virusurilor utilizeaza si termeni vernaculari, informationali: virusul gripal, virusul rabic.
Denumirea virusului are diferite proveniente: aspectul microscopic (forma, marimea), zona geografica sau anatomica de izolare, efectele asupra gazdei sau mai multe caractere combinate. De exemplu: togavirus, lat. toga = roba este un virus care are o anvelopa ca o manta; adenovirus, gr. aden = glanda, descoperit pentru prima data in vegetatiile adenoide; herpesvirus, numit dupa caracterul de raspandire al eruptiei herpetice, gr. herpes = a se furisa, etc.
Importanta studiului virusurilor
Importanta studierii virusurilor se datoreste indeosebi rolului pe care ele il detin in producerea diverselor boli la bacterii, plante, animale si om . numeroase virusuri produc boli de o gravitate deosebita ca febra aftoasa, pesta porcina, pesta ovina sau poliomielita, febra galbena si altele la om . Daca bolile produse de catre bacterii sunt oarecum stapinite, virozele sunt mult mai dificil de prevenit si de combatut, numarul virozelor cu etiologie inca neprecizata creste in permanenta . In aceste conditii se multiplica eforturile in directia stabilirii metodelor celor mai eficace de profilaxie si combatere a bolilor produse de virusuri.
Caracterele generale ale virusurilor
La aproape un secol de la descoperirea lor, studiul virusurilor a progresat atat de mult, incat astazi acest grup de vietuitoare poate fi definit si diferentiat de alte grupe, prin caracterele sale morfologice si biologice.Acestea se refera la:
Multiplicarea virusurilor
Multiplicarea virusurilor este un fenomen stabilit, desi nu se cunoaste in mod precis cum acesta se produce; se presupune ca ar avea loc o diviziune directa, ca si la bacterii , desi nu s-a putut evidentia,electronooptic, vreuna din fazele multiplicarii .
Acest fenomen i-a determinat pe unii cercetatori sa ia in seama si alte modalitati de multiplicare ale virusurilor, asemanatoare multiplicarii moleculelor proteice care, dupa Bresler, apare instantaneu, astfel incat fazele dimensionale intermediare nu pot fi surprinse .
Fiind lipsite total sau partial de fermenti, virusurile nu pot sa-si sintetizeze materia proprie din substante inerte . Exista insa unele specii care dispun de un redus echipament enzimatic.Lipsa echipamentului enzimtic confera virusurilor un caracter particular comparativ cu alte microorganisme; ele nu se pot multiplica in mediile de cultura obisnuite si nici in mediile inerte, avand nevoie de o celula vie pentru a-si putea sintetiza complecsii chimici care caracterizeaza particula virala . Virusul utilizeaza , pentru sintezele sale, echipamentul enzimatic al celulei receptive . El nu se reproduce singur, este reprodus de celula parazitata . Sub influenta virusului se produce o totala deviere a metabolismului celular (Klein 1954) ; celula parazitata produce energie dar aceasta energie este folosita pentru a sintetiza materia constituienta a virusului .
In conditi naturale, virusurile se cultiva in celulele si tesuturile animalelor, plantelor sau bacteriilor receptive.In organismele vii si in laborator, pentru a multiplica un virus se recurge deseori la metodele naturii; se recolteaza virusul animalului receptiv in organismul caruia el se multiplica, produce boala si moartea acestuia, dupa care se poate recolta si inocula la alte animale ; de fapt este un aspect particular al contaminarii, despre care vom vorbi in capitolele urmatoare.
Prin acest procedeu se pot obtine cantitati importante de material virulent, folosindu-se culturile de tesuturi si embrionii de gaina .
Cultivarea virusurilor si multiplicarea acestora pe culturi de tesuturi s-a reusit inca din 1907 Harrison , iar in 1926 Carrel demonstreaza multiplicarea virusului in vitro . Metoda s-a extins in marile laboratoare si institutii de productie a biopreparatelor, iar odata cu descoperirea antibacteriilor si a altor substante cu actiune bacteriostatica si bactericida, s-a reusit obtinerea unor culturi pure, libere de alte microorganisme care stau la baza actiunilor de imunizare la oameni si animale.
Aceste actiuni au condus la eradicarea unor boli de origine virala care in trecut decimau populatii intregi .
Cultivarea pe embrioni de gaina nu este proriu-zis o cultivare in vitro ci este o infectiei experimentala a unui animal in cursul dezvoltarii sale embrionare .
Metoda a fost imaginata si utilizata pentru prima data de Woodruff si Goodpasture (1931) care reusesc sa mentina virusul diftero-variolei aviare, extinzandu-se apoi si la alte virusuri patogene pentru om si animale.Este o metoda relativ simpla si economica, putandu-se multiplica si virusuri la care animalul adult este refractar.
Folosirea unuia sau altuia din procedeele amintite a permis cultivarea unui numar important de virusuri animale; virusul pestei porcine, pseudopestei aviare, virusul vaccinal, virusulgripei umane etc.
Prin tropism se intelege afinitatea specifica a virusurilor pentru anumite tesuturi sau celule ale organismului. Privite din acest punct de vedere virusurile pot fi:
Pluralitatea virusurilor
Exista un numar mic de entitati cunoscute, ale caror proprietati sunt in dezacord cu definitia virusurilor, ca elemente genetice care modifica procesul celular normal, supunandu-l propriei replicari si care au o forma extracelulara. Ca atare, aceste entitati nu sunt considerate, in prezent, virusuri, desi par strans inrudite cu acestea. Din categoria acestor entitati, care reprezinta o categorie aparte de agenti infectiosi subvirali, fac parte viroizii si prionii.
Viroizii sunt molecule mici de ARN circular care nu codifica proteine si sunt total dependente, pentru replicare, de enzimele codificate de celula gazda. Izolati in 1971 de T.O. Diener, viroizii au fost considerati virusuri, ulterior stabilindu-se conceptul de viroid. Spre deosebire de virusuri, la viroizi forma lor extracelulara este aceeasi cu forma intracelulara si nu au invelis proteic (capsida). Viroizii sunt cei mai mici agenti patogeni cunoscuti (de la viroidul cadang cadang al cocotierului care are 246 nucleotide, la viroidul citrus exorticus din 375 nucleotide). Ei reprezinta o categorie speciala de agenti patogeni subvirali, exclusiv la plante, determinand boli grave la importante forme de cultura: tuberculii fusiformi de la cartof; nanismul hameiului; nanismul si marmorarea clorotica la crizanteme si altele. Interesant este ca molecula de ARN infectanta nu contine gene pentru codificarea proteinelor si deci viroidul este total dependent, pentru replicarea sa, de functiile gazdei.
Existenta viroizilor ridica mai multe probleme interesante si intrigante in legatura cu boala pe care o reproduc. Localizarea viroizilor, in principal, in nucleul celulei gazda, impreuna cu capacitatea lor de a servi ca matrita ARN-ului, sugereaza ca simptomele de boala pot rezulta din interferenta viroidului cu mecanismele genetice si functiile metabolice ale gazdei. O asemenea interferenta poate determina producerea unor proteine "gresite".
In mod cert, viroizii sunt sisteme genetice independente, cu proprietati determinate de secventa nucleotidica a acizilor ribonucleici respectivi.
Prionii reprezinta extrema cealalta fata de viroizi, luand in consideratie parametrii care definesc virusurile. Ei au o forma extracelulara distincta, dar forma extracelulara este reprezentata in intregime de proteina. Cu toate acestea, particula de proteina este infectioasa si sunt cunoscuti diferiti prioni care produc o varietate de boli la animale si la om. Termenul de prion a fost introdus de Prusiner S.B., care in 1980 propune ipoteza prionului, pentru a distinge, de viroizi si virusuri, particulele infectioase proteice ce determina un grup de boli neurodegenerative. Bolile neurodegenerative determinate de prioni sunt in prezent clasificate impreuna, deoarece etiologia si patogeneza lor implica modificarea unei proteine celulare normale numite Prusiner PrP (proteina prionica). Aceste boli se manifesta ca boli infectioase, ereditare si sporadice. Acestea includ: encefalopatii transmisibile, encefalopatii spongiforme, etc. Boli reprezentative: scrapia oilor, boala "vacii nebune", boala Creutzfeld - Jacob, insomnia familiala fatala, etc.
Pe langa boala cu urmari grave, infectia prionica are ca rezultat producerea mai multor copii ale proteinei prionice. Aceasta proteina trebuie sa fie codificata de acid nucleic, altfel, existenta prionilor ar pune sub semnul intrebarii modelul central al fluxului de informatie genetica.
Cunoasterea viroizilor si prionilor prezinta interes din mai multe motive:
extind definitia data virusurilor, fata de care sunt caracterizati;
demonstreaza existenta atat a unor modalitati neasteptate prin care elementele genetice se pot replica, cat si a unor modalitati neasteptate prin care pot supune celulele gazda;
determina boli grave care la om au un caracter unic prin aceea ca sunt atat boli genetice (ereditare) cat si infectioase.
Biologia prionilor, cu radacini in virologie, neurologie si neuropatologie, a devenit mai recent corelata cu disciplinele de biologie celulara si moleculara, ca si de chimie a proteinelor. Cunoasterea exacta a modalitatilor de multiplicare a prionilor si de producere a bolii vor deschide cu siguranta noi perspective in biochimie si genetica.
BORRELOMYCETELE ( PARAMYCETELE) SI RICKETSIILE
Borrelomycetele (paramycetele) ; sunt microorganisme monocelulare, filtrabile,asemanatoare ciupercilor; ele pot fi vizibile la microscopul optic obisnuit. Se cultiva pe medii inerte, dar si pe medii proprii bacteriilor Cuprinde cateva specii patogene pentru om si animale .
Ricketsiile ; sunt microorganisme parazite obligatorii ale celulei vii, nu se cultiva pe medii inerte, sunt polimorfi, colorabili, vizibili la microscopul obisnuit .Sunt patogene pentru om si animale si prezinta caracteristica de a se transmite prin gazde intermediare (insecte).Cu mici excepti ele se reproduc prin diviziune.Se deosebesc de virusuri prin sensibilitatea la antibiotice si prin metabolismul propriu datorat proprietatilor enzimatice.
|
